焊接缺陷分析

焊后立即进行去氢（后热）处理，加热到250℃，保 温2～6h，使焊缝金属中的扩散氢逸出金属表面。
➢ 预防措施 正确选择焊接工艺参数，采用合理的焊接电流。 认真操作，消除根部未熔合缺陷产生。 注意层间修整，避免出现沟槽及运条不当而导致未熔合。 正确处理焊接停留时间。
（3）未焊透
➢ 定义及特征
焊接时焊接接头底层未完全熔透的现象。未焊透缺陷有 时为表面缺陷（单面焊缝），有时为内部缺陷(双面焊缝)。 未焊透主要影响和削弱截面积引起应力集中，消弱焊接 连接的强度可达60%-80%。没有熔透的缺陷在施工中 经常有发生，重要结构均不允许存在未焊透。
2、冷裂纹
➢ 冷裂纹的特征 多出现在焊道与母材熔合线附近的热影响区中，多为穿 晶裂纹，而热裂纹多出现在焊缝。 冷裂纹无氧化色彩，有金属光泽。 冷裂纹多发生在冷却过程甚至很低的温度，区间逐渐产 生的，具有延迟性质，主要是延迟裂纹。
➢ 冷裂纹产生原因（三大因素） 焊接接头(焊缝和热影响区及熔合区)的淬火倾向严重，产 生淬火组织，导致接头性能脆化。
碳当量公式仅用于对材料焊接性的粗略估算，在实际生产 中，应通过直接试验（焊接性试验），模拟实际情况下的结 构、应力状况和施焊条件，在试件上焊接，观察试件的开裂情 况，并配合必要的接头使用性能试验进行评定(焊接工艺评定)。
焊接过程的特点
焊接与炼钢相似，是一个冶炼过程。但这个过程比炼钢 的时间短得多，有它自己的一些特点。
1）由于缺陷的存在，减少了焊缝的承载截面积， 削弱了拉伸强度。
2）由于缺陷形成缺口，缺口尖端会发生应力集中 和脆化现像，容易产生裂绞并扩展。
3）缺陷可能穿透筒壁，发生泄漏，影响致密性。
焊接缺陷的分类
焊接缺陷从宏观上看，可分为： 裂纹 未熔合 未焊透 夹渣 气孔 形状缺陷（又称焊缝金属表面缺陷或叫接头的几何尺寸缺
➢ 定义 焊接时，熔池中的气体在金属凝固时未能逸出而形成的空穴。
➢ 气孔分类 焊缝气孔有三种：氢气孔、一氧化碳气孔、氮气孔。
氢气孔： 高温时，氢在液体中的溶解度很大，大量的氢溶入焊 缝熔池中，而焊缝熔池在热源离开后快速冷却，氢的溶解度急 速下降，析出氢气，产生氢气孔。 一氧化碳气孔：当熔池氧化严重时，熔池存在较多的FeO，在 熔池温度下降时，将发生如下反应：
四、组织差别大 焊接时，温度高，液体金属蒸发，化 学元素的烧损，有些元素在焊缝金属和基本金属之间相互 扩散，近缝区段所处的温度又不同，冷却后焊接接头的显 微组织差别极大，明显的影响焊接接头性能。
焊接缺陷的危害性
正是由于焊接过程的上述特点，导致该区域焊接 缺陷的产生。焊接缺陷对冶金设备及构件安全运 行的危害是巨大的，主要表现在以下三个方面：
陷，如咬边，焊瘤等。）
（1）焊接裂纹
➢ 定义 在焊接应力及其它致脆因素共同作用下,焊接接头中
局部地区的金属原子结合力遭到破坏而形成新界面产 生的裂缝。
➢ 焊接裂纹的一般原因 与母材的化学成分、结晶组织、冶炼方法等有关。如钢 的含碳量越高或合金量越高，钢材的硬度就越高，通常 越容易在焊接时产生裂纹。 焊接时冷却速度高容易产生裂纹。所以焊接时应避开风 口和避免被雨水淋湿。在焊接中，高碳钢或合金钢时， 要根据母材的成分或特性，有的要采取加热保温措施后 方可施焊。
加热是为了增加金属塑性和原子的扩散能力.
2、焊接的特点:
焊接与其它连接方法有本质的区别,不仅在宏观上建立了永久 性的联系,在微观上也建立了组织之间的原子级的内在联系.
焊接比其它连接方法具有更高的强度,密封性,且质量可靠,生 产率高,便于实现自动化.
节省金属,工艺简单,可以很方便的采用锻-焊,铸-焊等复 合工艺,生产大型复杂的机械结构和零件.
➢ 预防措施 清除焊道上的杂质、污物，尤其是焊接坡口要保持清洁干 燥，控制铁水与熔渣分离。 按焊接工艺数据要求，选用合适的焊接电流和焊接速度， 运条摆动要适当。 多层焊时,加强焊接过程的层道清理，仔细观察坡口两侧熔 化情况,每一层都要认真清理焊渣。 使用合适规格的焊条、选用适宜的坡口形式及尺寸。
（5）气孔
（4）夹渣
➢ 定义及特征
焊接时的冶金反应产物，例如非金属杂质（氧化物、硫化 物等）以及熔渣，由于焊接时未能逸出，或者多道焊接时 清渣不干净，以至残留在焊缝金属内，称为夹渣或夹杂物。 视其形态可分为点状和条状，其外形通常是不规则的，其 位置可能在焊缝与母材交界处，也可能存在于焊缝内。
➢ 夹渣与夹杂的一般原因 坡口角度或焊接电流太小。 焊件边缘有氧割或碳弧气刨熔渣，边缘清理不净，有残留 氧化物铁皮和碳化物等。 酸性焊条时,由于电流小或运条不当形成糊渣。 碱性焊条时,由于电弧过长或极性不正确也会造成夹渣。
➢ 热裂纹的特征 热裂纹可发生在焊缝区或热影响区,沿焊缝长度方向 分布。
热裂纹的微观特征是沿晶界开裂，所以又称晶间裂 纹。因热裂纹在高温下形成，所以有氧化色彩。 焊后立即可见。
➢ 热裂纹产生原因。 焊缝金属的晶界上存在低熔点共晶体（含硫、磷、铜 等杂质）。 接头中存在拉应力。
➢ 防止措施 冶金因素方面：
焊接是一个不均匀加热的过程,焊后的焊缝易产生焊接应 力,易引起变形.
钢材的焊接性
（一）钢材的焊接性 钢材的焊接性：采用一定焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构形式的 条件下，获得优质焊接接头的难易程度，即其对焊接加工的适应性。
焊接性一般包括两个方面： 工艺焊接性：主要指在给定的焊接工艺条件下，形成完好焊接接头的 能力，特别是接头对产生裂纹的敏感性，也称抗裂性； 使用焊接性：在给定的焊接工艺条件下，焊接接头在使用条件下安全 运行的能力，包括焊接接头的力学性能和其它特殊性能（如耐高温、耐 腐蚀、抗疲劳等）。
➢ 未焊透产生的一般原因 坡口角度或间隙过小，钝边过大、坡口边缘不齐或装 配不良。 焊接工艺参数选用不当。 焊件坡口表面清理不净、有较厚的油和锈蚀,背面清根 不彻底。
➢ 防止未焊透产生的措施 正确选用和加工坡口尺寸。 选择合适的焊接电流和焊接速度，运条摆动要适当，随时注 意调整焊条角度。 认真清除坡口边缘两侧污物，封底焊清根要彻底。
焊接缺陷培训课件
焊接概述
1、焊接的概念
通过加热或加压(或两者并用),并且用(或不用)填充材料,使焊件达 到原子或分子间结合的连接方法。
熔焊接时需要加热:
加热可使被焊金属接头熔化,形成共同的熔池,凝固后连接起来.
固态下焊接时需要加热或加压并加热:
加压力是使被焊金属的连接处产生塑性变形,以增加它们的真实 接触面积.
焊接裂纹的分类
按其方向可分为纵向裂纹（常见）、横向裂纹，辐射状 （星状）裂纹。
按发生的部位可分为根部裂纹、弧坑裂纹，熔合区裂纹、 焊趾裂纹及热影响区裂纹。
按产生的温度可分为热裂纹（如结晶裂纹、液化裂纹等）， 冷裂纹（如氢致裂纹、层状撕裂等），再热裂纹层状撕裂 以及应力腐蚀裂纹。
1、热裂纹（又称结晶裂纹）
一、温度高 以手工电弧焊为例，其电弧温度高达 6000～8000℃，使焊件与电焊条之间发生强烈熔化和蒸发 (熔滴的平均温度达1800～2400℃)，外界的气体(如：N2、 02、H2等)大量的分解溶入熔池，其数量比炼钢要大很多 倍，那么凝固后的金属，有可能产生气孔，使机械性能下 降。
二、温差大 焊接是局部加热，从冷态开始至加热熔化， 熔池的温度可达1700℃以上，其周围又是冷态金属，两者 温度差巨大，从而使构件产生较大的内应力和变形，严重 者可能产生裂纹，以至断裂。
选用适宜的焊接材料，严格控制有害杂质碳、硫、磷的含量。 Fe和FeS易形成低熔点共晶，其熔点为988℃，很容易产生热 裂纹。
缩小结晶温度范围，改善焊缝组织，细化焊缝晶粒，提高塑 性减少偏析。
工艺因素方面：
确定合理的焊接工艺参数，严格控制焊缝截面形状，避免突 高，扁平圆弧过渡。减缓焊缝的冷却速度，以减小焊接应力。 如采用小线能量，焊前预热，合理的焊缝布置等。
焊接接头含氢量较高，并聚集在焊接缺陷处形成大量氢分 子，造成非常大的局部压力，使接头脆化；磷含量过高同 样产生冷裂纹。 存在较大的拉应力。 因氢的扩散需要时间，所以冷裂纹在焊后需延迟一段时 间才出现。由于是氢所诱发的，也叫氢致裂纹。
➢ 防止冷裂纹的措施
选用碱性焊条或焊剂，减少焊缝金属中氢的含量，提高焊 缝金属塑性。
焊条焊剂要烘干,减少焊缝金属中扩散氢含量。 焊缝坡口及附近母材要去油、水、除锈，减少氢的来源。
工件焊前预热，焊后缓冷（大部分材料的温度可查 表），可降低焊后冷却速度，避免产生淬硬组织， 并可减少焊接残余应力。
采取减小焊接应力的工艺措施，如对称焊，小线能 量的多层多道焊等，焊后进行清除应力的退火处理。
三、熔池小，冷却快 由于熔池休积小，手工电弧焊只 有8～l 0mm3，自动焊大一些，也不过9—30mm3，焊缝金 属从熔化到凝固只有几秒钟，平均冷却速度约在4～ 100℃/秒，比铸锭冷却速高1000倍，在这样短的时间内， 冶金反应是不平衡，也就是说是不完善的。因而，焊缝金 属的成份分布不均匀，偏析较大。
产生咬边的原因：
1、电流过大
2、焊条角度不合适。 3、运条手法：两端慢中间快
预防措施：立焊 仰脸焊时较易出现咬边的 情况，电流比平焊小20%左右。
焊接性是金属的工艺性能在焊接过程中的反映，了解及评 价金属材料的焊接性，是焊接结构设计、确定焊接方法、制定焊接工艺 的重要依据。
（二）钢的焊接性评定方法 钢是焊接结构中最常用的金属材料，因而评定钢的焊接
性显得尤为重要。由于钢的裂纹倾向与其化学成分有密切关 系，因此，可以根据钢的化学成分评定其焊接性的好坏。
通常将影响最大的碳作为基础元素，把其它合金元素的 质量分数对焊接性的影响折合成碳的相当质量分数，碳的质 量分数和其它合金元素的相当质量分数之和称为碳当量，它 是评定钢的焊接性的一个参考指标。
碳当量（Carbon Equivalent)公式
国际焊接学会
Ceq C Mn Co Ni Cr Mo V